JP6262044B2 - Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6262044B2 JP6262044B2 JP2014059140A JP2014059140A JP6262044B2 JP 6262044 B2 JP6262044 B2 JP 6262044B2 JP 2014059140 A JP2014059140 A JP 2014059140A JP 2014059140 A JP2014059140 A JP 2014059140A JP 6262044 B2 JP6262044 B2 JP 6262044B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- polymer
- polymers
- block copolymer
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/191—Deposition of organic active material characterised by provisions for the orientation or alignment of the layer to be deposited
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
- H10K71/231—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning by etching of existing layers
Description
本発明の実施形態は，パターン形成方法および半導体装置の製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method.
半導体デバイスの高密度化は、パターンのサイズの微細化によって達成されてきた。この微細化は、リソグラフィー技術、特に、露光光源の短波長化によって達成されてきたが、露光装置の高額化が問題となってきた。従来の露光装置により作成されたパターンをさらに微細化するダブルパターニング技術も検討されているが、工程が複雑であり、安価な微細化技術が求められている。 High density of semiconductor devices has been achieved by miniaturization of pattern size. This miniaturization has been achieved by lithography techniques, particularly by shortening the wavelength of the exposure light source, but increasing the cost of the exposure apparatus has become a problem. A double patterning technique for further miniaturizing a pattern created by a conventional exposure apparatus has been studied, but the process is complicated and an inexpensive miniaturization technique is required.
そこで、パターンの微細化に対応するために、複数種類のポリマーブロックが結合したブロックコポリマー（ＢＣＰ）を利用する技術が検討されている。ＢＣＰをミクロ相分離させて、所望の位置および方向に配向させ、これをテンプレート（マスク）として、基板を加工することができる。 Therefore, in order to cope with pattern miniaturization, a technique using a block copolymer (BCP) in which a plurality of types of polymer blocks are combined has been studied. The BCP can be microphase-separated and oriented in a desired position and direction, and this can be used as a template (mask) to process the substrate.
半導体デバイスの典型的なパターンの一つであるラインアンドスペース・パターンを作製する方法として、ＢＣＰのミクロ相分離形態のうち、ラメラまたはシリンダーの相分離構造を利用する方法が考案されている。特に、ラメラ構造は、シリンダー構造と比較して、アスペクトの高いマスク機能が期待される。このため、物理ガイドや化学ガイドを用いて、ラメラ構造を所望の方向に整列させる手法が検討されている。特に化学ガイド方法は、所望エリア全体に自己組織化パターンをシームレスに配向可能なため、有用な方法とされている。 As a method for producing a line-and-space pattern, which is one of typical patterns of semiconductor devices, a method utilizing a lamellar or cylinder phase separation structure among BCP microphase separation forms has been devised. In particular, the lamellar structure is expected to have a mask function with a higher aspect than the cylinder structure. For this reason, a method of aligning the lamella structure in a desired direction using a physical guide or a chemical guide has been studied. In particular, the chemical guide method is a useful method because the self-organized pattern can be seamlessly oriented over the entire desired area.
この化学ガイド方法においては、基板上の所望のライン＆スペースパターン作成エリアに、ジブロックコポリマーの一方の組成と親和性の高いラインパターンを形成する必要がある。 In this chemical guide method, it is necessary to form a line pattern having high affinity with one composition of the diblock copolymer in a desired line & space pattern creation area on the substrate.
このとき、相分離配向を欠陥なくコントロールするためには、化学ガイドの幅を自己組織化相分離ピッチの１／２とする必要がある。化学ガイドを作成するには従来のフォトリソグラフィーを用いるが、この微細な化学ガイドをフォトリソグラフィーで作成するのは最先端のリソグラフィー技術が必要であり、また１０ｎｍ以下というさらなる微細化要求に対応するのは困難であった。 At this time, in order to control the phase separation orientation without defects, the width of the chemical guide needs to be ½ of the self-organized phase separation pitch. Conventional photolithography is used to create a chemical guide. However, the creation of this fine chemical guide by photolithography requires state-of-the-art lithography technology, and also responds to further miniaturization requirements of 10 nm or less. Was difficult.
これらの問題点を回避するために、化学ガイドの幅を自己相分離ピッチの１／２より広くする方法が考案されている。
しかし、この方法では、ケミカルガイドの表面エネルギーをブロックコポリマー中の各ポリマーブロックの表面エネルギーと同一としているため、ラメラの基板平行配向を誘起し易くなる。即ち、ラインアンドスペース・パターンの作成の確実性が低下する。
In order to avoid these problems, a method has been devised in which the width of the chemical guide is wider than ½ of the self-phase separation pitch.
However, in this method, since the surface energy of the chemical guide is the same as the surface energy of each polymer block in the block copolymer, it is easy to induce lamellar substrate parallel alignment. That is, the certainty of creating the line and space pattern is lowered.
本発明は，微細なブロックコポリマーのミクロ相分離パターンを得ることができるパターン形成方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the pattern formation method and the manufacturing method of a semiconductor device which can obtain the micro phase-separation pattern of a fine block copolymer.
実施形態のパターン形成方法は，第１、第２のポリマーを有し、相分離周期ｄの高分子ブロック共重合体を用いるパターン形成方法であって、基板上にガイド層を形成する工程と、ガイド層上に高分子ブロック共重合体層を形成する工程と、高分子ブロック共重合体層を自己組織化して、前記相分離周期ｄの相分離構造を形成する工程と、を具備する。ガイド層は、幅が略（ｄ/２）×ｎで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第１の領域（ｎ：奇数）と、この第１の領域と表面エネルギーが異なり、幅が略（ｄ/２）×ｍで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第２の領域（ｍ：奇数）と、が交互に配置される。 The pattern forming method of the embodiment is a pattern forming method using the polymer block copolymer having the first and second polymers and having the phase separation period d, and a step of forming a guide layer on the substrate; Forming a polymer block copolymer layer on the guide layer; and forming the phase separation structure having the phase separation period d by self-organizing the polymer block copolymer layer. The guide layer has a width of approximately (d / 2) × n and is different in surface energy from the first region (n: odd number) that is not pinned with any of the first and second polymers. The second regions (m: odd numbers) having a width of approximately (d / 2) × m and not pinned with any of the first and second polymers are alternately arranged.
以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、第1の実施形態に係るパターン形成方法を表すフロー図である。また、図２〜図１３は、パターン形成中での基板１１を表す上面図および側面図である。（ａ），（ｂ）がそれぞれ上面図および側面図に対応する。なお、ポリマーＰａ，Ｐｂの区別を容易にするため、ポリマーＰａにハッチングを付している。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing a pattern forming method according to the first embodiment. 2 to 13 are a top view and a side view showing the
本実施形態では、幅Ｗ１の領域、幅Ｗ２の領域を交互に有するガイド層Ｇを有する基板１１を作成し、このガイド層Ｇ上に高分子ブロック共重合体層ＢＰＬを形成し、自己組織化する。自己組織化とは、自律的に秩序を持つ構造を作り出す現象である。なお、本実施形態を半導体装置の製造方法に適用できる。
In this embodiment, a
本実施形態では、ガイド層Ｇと高分子ブロック共重合体層ＢＰＬの対応関係が重要であるため、パターン形成方法の詳細を説明する前に、ガイド層Ｇ等を説明する。 In this embodiment, since the correspondence between the guide layer G and the polymer block copolymer layer BPL is important, the guide layer G and the like will be described before the details of the pattern forming method.
図１４は、ガイド層Ｇを有する基板１１を表す。また、図１５は、ガイド層Ｇ上に、自己組織化された高分子ブロック共重合体層ＢＰＬが配置された状態を表す。
FIG. 14 shows the
高分子ブロック共重合体層ＢＰＬは、高分子ブロック共重合体ＢＰから構成される。高分子ブロック共重合体ＢＰは、ポリマーＰａ，Ｐｂの共重合体である。ポリマーＰａ，Ｐｂはそれぞれ、第１、第２のポリマーとして機能する。 The polymer block copolymer layer BPL is composed of a polymer block copolymer BP. The polymer block copolymer BP is a copolymer of polymers Pa and Pb. The polymers Pa and Pb function as first and second polymers, respectively.
ポリマーＰａ，Ｐｂは、例えば、次から適宜に選択できる。
ポリスチレン（ＰＳ）、ポリαメチルスチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリトリメチルシリルスチレン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ4-ビニルピリジン、ポリ2-ビニルピリジンポリヒドロキシスチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリラクチド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート
The polymers Pa and Pb can be appropriately selected from the following, for example.
Polystyrene (PS), poly α-methylstyrene, polydimethylsiloxane, polytrimethylsilylstyrene, polymethyl methacrylate (PMMA), poly-4-vinylpyridine, poly-2-vinylpyridine polyhydroxystyrene, polydimethylsiloxane, polylactide, polyhydroxyethyl Methacrylate
高分子ブロック共重合体ＢＰとして、例えば、次に示すようなジブロックコポリマーおよびトリブロックコポリマーを選択できる。
・ポリスチレン（ＰＳ）−ｂ−ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）
・ポリスチレン−ｂ−ポリ4-ビニルピリジン
・ポリスチレン−ｂ−ポリ2-ビニルピリジン
・ポリαメチルスチレン−ｂ−ポリ4-ビニルピリジン
・ポリαメチルスチレン−ｂ−ポリ2-ビニルピリジン
・ポリスチレン−ｂ−ポリヒドロキシスチレン
・ポリαメチルスチレン−ｂ−ポリヒドロキシスチレン
・ポリスチレン−ｂ−ポリジメチルシロキサン
・ポリジメチルシロキサン−ｂ−ポリラクチド
・ポリスチレン−ｂ−ポリヒドロキシエチルメタクリレート
・ポリトリメチルシリルスチレン−ｂ−ポリラクチド
・ポリトリメチルシリルスチレン−ｂ−ポリスチレン
・ポリ２−ビニルピリジン−ｂ−ポリスチレン−ｂ−ポリ２−ビニルピリジン
・ポリスチレン−ｂ−ポリ２−ビニルピリジン−ｂ−ポリスチレン
・ポリラクチド−ｂ−ポリジメチルシロキサン−ｂ−ポリラクチド
ここで、「−ｂ−」の「ｂ」は、これらのポリマーがブロック共重合体であることを示している。
As the polymer block copolymer BP, for example, diblock copolymers and triblock copolymers as shown below can be selected.
Polystyrene (PS) -b-polymethyl methacrylate (PMMA)
・ Polystyrene-b-poly-4-vinylpyridine ・ Polystyrene-b-poly-2-vinylpyridine ・ Poly-α-methylstyrene-b-poly-4-vinylpyridine ・ Poly-α-methylstyrene-b-poly-2-vinylpyridine ・ Polystyrene-b -Polyhydroxystyrene-Polyalphamethylstyrene-b-Polyhydroxystyrene-Polystyrene-b-Polydimethylsiloxane-Polydimethylsiloxane-b-Polylactide-Polystyrene-b-Polyhydroxyethyl methacrylate-Polytrimethylsilylstyrene-b-Polylactide-Poly Trimethylsilylstyrene-b-polystyrene, poly-2-vinylpyridine-b-polystyrene-b-poly-2-vinylpyridine, polystyrene-b-poly-2-vinylpyridine-b-polystyrene, polylactide-b-polydimethyl. Siloxane -b- polylactide where - "b" of the "b-" indicates that these polymers are block copolymers.
高分子ブロック共重合体ＢＰを自己組織化すると、ポリマーＰａ，Ｐｂの親和性の関係により、ポリマーＰａ−Ｐｂの高分子ブロック共重合体ＢＰの隣にポリマーＰｂ−Ｐａの高分子ブロック共重合体ＢＰが配置される。ポリマーＰａ同士、ポリマーＰｂ同士は親和性が大きいが、ポリマーＰａとポリマーＰｂ間での親和性は小さい。
この結果、Ｐａ−Ｐｂ、Ｐｂ−Ｐａ、Ｐａ−Ｐｂ、Ｐｂ−Ｐａ、Ｐａ−Ｐｂ、Ｐｂ−Ｐａ等のように、ポリマーＰａ、Ｐｂの高分子ブロック共重合体ＢＰが配列される。
即ち、自己組織化された高分子ブロック共重合体ＢＰは、周期（「相分離周期」ともいう）ｄの相分離構造を有し、この周期ｄはラメラ構造の場合、相分離した高分子ブロック共重合体のＰａ相とＰｂ相２つ分の幅に対応する。
When the polymer block copolymer BP is self-assembled, the polymer Pb-Pa polymer block copolymer is adjacent to the polymer Pa-Pb polymer block copolymer BP due to the affinity relationship between the polymers Pa and Pb. BP is arranged. The polymers Pa and Pb have a large affinity, but the affinity between the polymer Pa and the polymer Pb is small.
As a result, the polymer block copolymer BP of the polymers Pa and Pb is arranged like Pa-Pb, Pb-Pa, Pa-Pb, Pb-Pa, Pa-Pb, Pb-Pa, and the like.
That is, the self-assembled polymer block copolymer BP has a phase separation structure with a period (also referred to as “phase separation period”) d, and this period d is a lamellar structure. This corresponds to the width of two Pa phases and Pb phases of the copolymer.
なお、判り易さのために、本図ではＰａ相とＰｂ相の境界を実線で記載している。しかし、実際にはポリマーの分子はある程度入り組んだ状態となっており、一般に明確な境界で区分される訳ではない。他の図でもこの点は同様である。 For ease of understanding, the boundary between the Pa phase and the Pb phase is indicated by a solid line in this figure. However, in reality, the polymer molecules are intricate to some extent and are not generally separated by clear boundaries. This is the same in other figures.
なお、ポリマーＰａ、Ｐｂの配列はラメラ状である。即ち、自己組織化により、ラメラ状に配列されるポリマーＰａ、Ｐｂおよび自己組織化条件の組み合わせが選択されている。 The arrangement of the polymers Pa and Pb is lamellar. That is, a combination of polymers Pa and Pb arranged in a lamellar shape and self-assembly conditions is selected by self-assembly.
ガイド層Ｇは、幅Ｗ１の領域（領域Ｗ１）、幅Ｗ２の領域（領域Ｗ２）を交互に有する。なお、ここでは、領域とその幅が対応することから、領域およびその幅の双方を識別するために、Ｗ１，Ｗ２を用いている。 The guide layer G has regions having a width W1 (region W1) and regions having a width W2 (region W2) alternately. Here, since the area corresponds to its width, W1 and W2 are used to identify both the area and its width.
領域Ｗ１、Ｗ２それぞれの表面エネルギーＥ１，Ｅ２は、互いに異なる。領域Ｗ１、Ｗ２を高分子ブロック共重合体ＢＰが自己組織化した際、自己組織化によって生ずるラインの方向とラインアンドスペース構造におけるポリマー相の位置を決定するためのガイド（化学ガイド）として、機能させるためである。基本的には、領域Ｗ１、Ｗ２の境界に沿って、高分子ブロック共重合体ＢＰが配列される。具体的には、領域Ｗ１、Ｗ２の境界に対応するように、ポリマーＰａ相とポリマーＰｂ相の境界が配置される。 The surface energies E1 and E2 of the regions W1 and W2 are different from each other. When the polymer block copolymer BP is self-assembled in the regions W1 and W2, it functions as a guide (chemical guide) for determining the direction of the line generated by the self-assembly and the position of the polymer phase in the line-and-space structure. This is to make it happen. Basically, the polymer block copolymer BP is arranged along the boundary between the regions W1 and W2. Specifically, the boundary between the polymer Pa phase and the polymer Pb phase is arranged so as to correspond to the boundary between the regions W1 and W2.
領域Ｗ１は、「幅が略（ｄ/２）×ｎで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第１の領域（ｎ：奇数）」として機能する。また、領域Ｗ２は、「この第１の領域と表面エネルギーが異なり、幅が略（ｄ/２）×ｍで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第２の領域（ｍ：奇数）」として機能する。なお、この詳細は後述する。 The region W1 functions as “a first region (n: odd number) having a width of approximately (d / 2) × n and not pinned with any of the first and second polymers”. In addition, the region W2 is “a second region (m: different in surface energy from the first region, having a width of approximately (d / 2) × m and not pinned with any of the first and second polymers). Odd) ”. Details of this will be described later.
ガイド層Ｇには、種々の構成材料を選択できる。ガイド層Ｇの構成材料として、例えば、ランダムコポリマーを利用することができる。ランダムコポリマーは、複数のモノマーをランダムに配列させたものであり、複数のモノマーを混合し、重合することで形成できる。混合されたモノマーを偶発的に重合させることで、複数のモノマー成分がランダムに配置されてなるランダムコポリマーが形成される。ランダムコポリマーは、複数のモノマー成分の混合比を異ならせることで、その表面エネルギーを適宜に設定できる。 Various constituent materials can be selected for the guide layer G. As a constituent material of the guide layer G, for example, a random copolymer can be used. A random copolymer is a plurality of monomers arranged at random, and can be formed by mixing and polymerizing a plurality of monomers. By random polymerization of the mixed monomers, a random copolymer in which a plurality of monomer components are randomly arranged is formed. The surface energy of the random copolymer can be appropriately set by changing the mixing ratio of a plurality of monomer components.
特に、ランダムコポリマーのポリマー成分に高分子ブロック共重合体ＢＰのポリマーＰａ、Ｐｂを用いると、領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーＥ１，Ｅ２を自己組織化された高分子ブロック共重合体ＢＰの配列に対応させることが容易になる。なお、この詳細は後述する。 In particular, when the polymers Pa and Pb of the polymer block copolymer BP are used as the polymer component of the random copolymer, the surface energies E1 and E2 of the regions W1 and W2 are converted into the self-organized polymer block copolymer BP. It becomes easy to correspond. Details of this will be described later.
ここで、領域Ｗ１、Ｗ２の幅Ｗ１，Ｗ２，表面エネルギーＥ１，Ｅ２は、高分子ブロック共重合体ＢＰの相分離構造の周期ｄ、およびポリマーＰａ，Ｐｂそれぞれの表面エネルギーＥａ，Ｅｂと次の式（１）および式（２）または（３）を満たすことが好ましい。 Here, the widths W1, W2, and the surface energies E1, E2 of the regions W1, W2 are the period d of the phase separation structure of the polymer block copolymer BP and the surface energies Ea, Eb of the polymers Pa, Pb, respectively It is preferable to satisfy Formula (1) and Formula (2) or (3).
Ｗ１＝（ｄ/２）×ｎ
Ｗ２＝（ｄ/２）×ｍ ……式（１）
ここで、整数ｎ，ｍは、奇数であり、同一でも異なっていても良い。なお、整数ｎ，ｍは、１でも良いが、幅Ｗ１，Ｗ２をある程度大きく取るために、３以上の奇数であることが好ましい。
W1 = (d / 2) × n
W2 = (d / 2) × m (1)
Here, the integers n and m are odd numbers and may be the same or different. The integers n and m may be 1, but are preferably odd numbers of 3 or more in order to increase the widths W1 and W2 to some extent.
Ｅ１＝［Ｅａ＊（ｎ−１）／２＋Ｅｂ＊（ｎ＋１）／２］／ｎ
＝Ｅａ＊（ｎ−１）／（２ｎ）＋Ｅｂ＊（ｎ＋１）／（２ｎ）
Ｅ２＝Ｅａ＊（ｍ＋１）／（２ｍ）＋Ｅｂ＊（ｍ−１）／（２ｍ）……式（２）
E1 = [Ea * (n−1) / 2 + Eb * (n + 1) / 2] / n
= Ea * (n-1) / (2n) + Eb * (n + 1) / (2n)
E2 = Ea * (m + 1) / (2m) + Eb * (m−1) / (2m) (2)
Ｅ１＝Ｅａ＊（ｎ＋１）／（２ｎ）＋Ｅｂ＊（ｎ−１）／（２ｎ）
Ｅ２＝Ｅａ＊（ｍ−１）／（２ｍ）＋Ｅｂ＊（ｍ＋１）／（２ｍ）……式（３）
E1 = Ea * (n + 1) / (2n) + Eb * (n-1) / (2n)
E2 = Ea * (m−1) / (2m) + Eb * (m + 1) / (2m) (Equation 3)
ここで、表面エネルギーＥ１，Ｅ２は、単位長さ当たりでのエネルギーとするために、式（２）、（３）において、幅Ｗ１，Ｗ２それぞれでの全エネルギーを求め、ライン数ｎ，ｍで除している。 Here, in order to obtain the surface energy E1 and E2 per unit length, in Formulas (2) and (3), the total energy in each of the widths W1 and W2 is obtained, and the number of lines is n and m. Is excluded.
整数ｎ，ｍが奇数であることから、領域Ｗ１、Ｗ２において、対応するポリマーＰａ相、Ｐｂ相のライン数は異なり、いずれか一方が相のライン数において他方より１つ多い。
また、既述のように、Ｐａ−Ｐｂ、Ｐｂ−Ｐａ、Ｐａ−Ｐｂのように、ポリマーＰａ相，Ｐｂ相が順に配列されることから、領域Ｗ１でポリマーＰａ相のライン数よりポリマーＰｂ相のライン数が多い場合、領域Ｗ２ではポリマーＰａ相のライン数よりポリマーＰｂ相のライン数が少なくなる。
Since the integers n and m are odd numbers, the number of lines of the corresponding polymer Pa phase and Pb phase is different in the regions W1 and W2, and one of the lines has one more phase line than the other.
Further, as described above, since the polymer Pa phase and the Pb phase are sequentially arranged like Pa-Pb, Pb-Pa, and Pa-Pb, the polymer Pb phase is determined from the number of lines of the polymer Pa phase in the region W1. In the region W2, the number of lines of the polymer Pb phase is smaller than the number of lines of the polymer Pa phase.
なお、式（１）において、ある程度の誤差が許容される。本来は整数のｎ，ｍが例えば、±０．１あるいは±０．２の範囲で変動することが許容される。即ち、幅Ｗ１は、（ｄ/２）×ｎに略等しければ良い。
あるいはデバイス設計において決定される幅Ｗ１およびＷ２はブロックコポリマーの周期ｄから算出される値に対し±０．１あるいは±０．２の範囲で調整が可能である。
In Formula (1), a certain amount of error is allowed. Originally, the integers n and m are allowed to vary within a range of ± 0.1 or ± 0.2, for example. That is, the width W1 only needs to be approximately equal to (d / 2) × n.
Alternatively, the widths W1 and W2 determined in the device design can be adjusted within a range of ± 0.1 or ± 0.2 with respect to a value calculated from the period d of the block copolymer.
式（２）、（３）はそれぞれ、領域Ｗ１において、ポリマーＰａ相のライン数よりポリマーＰｂ相のライン数が多い場合、および少ない場合（領域Ｗ２において、ポリマーＰａ相のライン数よりポリマーＰｂ相のライン数が少ない場合、および多い場合）に対応する。 Formulas (2) and (3) respectively represent a case where the number of lines of the polymer Pb phase is larger than the number of lines of the polymer Pa phase in the region W1, and a case where the number of lines is smaller than the number of lines of the polymer Pa phase. Corresponds to the case where the number of lines is small and large.
このとき、整数ｎ，ｍが奇数であるのは、次のように示される。
仮に、整数ｎが偶数とする。この場合、領域Ｗ１に、ポリマーＰａ相、Ｐｂ相が同一のライン数入ることになる。この場合、領域Ｗ１中での表面エネルギーＥ１は、次のようになる。
Ｅ１＝（Ｅａ＋Ｅｂ）／２
At this time, the integers n and m are odd as follows.
Suppose that the integer n is an even number. In this case, the same number of lines of the polymer Pa phase and the Pb phase enter the region W1. In this case, the surface energy E1 in the region W1 is as follows.
E1 = (Ea + Eb) / 2
同様に、領域Ｗ２中での表面エネルギーは、次のようになる。
Ｅ２＝（Ｅａ＋Ｅｂ）／２
Similarly, the surface energy in the region W2 is as follows.
E2 = (Ea + Eb) / 2
このように、整数ｎ，ｍの双方が偶数の場合、領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーＥ１，Ｅ２は等しくなる。即ち、領域Ｗ１、Ｗ２の双方で表面エネルギーＥ１，Ｅ２が一定となり、ポリマーＰａ、Ｐｂを配列することはできなくなる。ポリマーＰａ、Ｐｂを配列するには、領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーＥ１，Ｅ２が異なる必要がある。 Thus, when both the integers n and m are even, the surface energies E1 and E2 of the regions W1 and W2 are equal. That is, the surface energies E1 and E2 are constant in both the regions W1 and W2, and the polymers Pa and Pb cannot be arranged. In order to arrange the polymers Pa and Pb, the surface energies E1 and E2 of the regions W1 and W2 need to be different.
整数ｎ，ｍの双方を奇数とすることで、領域Ｗ１、Ｗ２内でのポリマーＰａ、Ｐｂの一方が、他方より１つ多くなる。この結果、表面エネルギーＥ１，Ｅ２が互いに異なり、領域Ｗ１、Ｗ２でのポリマーＰａ、Ｐｂの配列が可能となる。 By making both the integers n and m odd, one of the polymers Pa and Pb in the regions W1 and W2 is one more than the other. As a result, the surface energies E1 and E2 are different from each other, and the polymers Pa and Pb can be arranged in the regions W1 and W2.
なお、整数ｎ，ｍの一方を奇数とする場合は、第２の実施形態として後述する。 The case where one of the integers n and m is an odd number will be described later as a second embodiment.
領域Ｗ１内でポリマーＰｂ相のラインが、ポリマーＰａ相のラインより１ライン多いとする。そうすると、ポリマーＰａ相、Ｐｂ相の配列の周期性から、領域Ｗ２内でポリマーＰｂ相が、ポリマーＰａ相より１ライン少なくなる。その後は、次の領域Ｗ１でポリマーＰｂ相が、ポリマーＰａ相より１ライン多く、次の幅Ｗ２でポリマーＰｂ相が、ポリマーＰａ相より１ライン少なくなる。即ち、ポリマーＰａ相，Ｐｂ相の周期性と、領域Ｗ１、Ｗ２の配列とが対応関係を有することになる。 It is assumed that the number of the polymer Pb phase line is one more than the polymer Pa phase line in the region W1. Then, from the periodicity of the arrangement of the polymer Pa phase and the Pb phase, the polymer Pb phase is one line less than the polymer Pa phase in the region W2. Thereafter, in the next region W1, the polymer Pb phase is one line more than the polymer Pa phase, and in the next width W2, the polymer Pb phase is one line less than the polymer Pa phase. That is, the periodicity of the polymer Pa phase and the Pb phase and the arrangement of the regions W1 and W2 have a correspondence relationship.
そして、式（２）または（３）のように領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーを設定することで、表面エネルギーＥａ，ＥｂのポリマーＰａ，Ｐｂの配列と領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーとが対応し、領域Ｗ１、Ｗ２の配列による、ポリマーＰａ、Ｐｂのガイドが容易となる。 Then, by setting the surface energies of the regions W1 and W2 as in the formula (2) or (3), the arrangement of the polymers Pa and Pb of the surface energies Ea and Eb and the surface energies of the regions W1 and W2 correspond to each other. The polymers Pa and Pb can be easily guided by the arrangement of the regions W1 and W2.
ここで、ポリマーＰａ，Ｐｂ，整数ｎ，ｍが決まっている場合、表面エネルギーＥ１，Ｅ２の差が大きくなるように、式（２）、（３）いずれかを選択することが好ましい。表面エネルギーＥ１，Ｅ２の差が大きい方が、ポリマーＰａ，Ｐｂの安定的に配列される可能性が大きくなる。 Here, when the polymers Pa, Pb, and the integers n and m are determined, it is preferable to select one of the formulas (2) and (3) so that the difference between the surface energies E1 and E2 becomes large. The larger the difference between the surface energies E1 and E2, the greater the possibility that the polymers Pa and Pb are stably arranged.
整数ｎ，ｍの組み合わせ（ｎ，ｍ）として、（３，３）、（３，５）、（３，７）、（５，５）、（５，７）、（７，７）等種々の値を採用できる。
但し、整数ｎ，ｍの双方がある程度大きくなると、領域Ｗ１、Ｗ２の表面エネルギーＥ１，Ｅ２の差が小さくなる。このため、整数ｎ，ｍの双方が例えば、９以下であることが好ましい。
Various combinations (n, m) of integers n and m include (3, 3), (3, 5), (3, 7), (5, 5), (5, 7), (7, 7), etc. The value of can be adopted.
However, when both the integers n and m are increased to some extent, the difference between the surface energies E1 and E2 of the regions W1 and W2 is decreased. For this reason, it is preferable that both the integers n and m are 9 or less, for example.
一例として、（ｎ，ｍ）＝（５，７）とする。
このとき、領域Ｗ１内に配列されるポリマーは、「３Ｐａ相＋２Ｐｂ相」または「２Ｐａ相＋３Ｐｂ相」のいずれかである。また、前者、後者それぞれの場合、領域Ｗ２内に配列されるポリマーは、「３Ｐａ相＋４Ｐｂ相」、「４Ｐａ相＋３Ｐｂ相」となる。ここでは、「３Ｐａ相＋２Ｐｂ相」は、領域内に３列のポリマーＰａ相および２列のポリマーＰｂ相が配列されることを表すものとする。
このとき、幅Ｗ１，Ｗ２はそれぞれｄ＊５／２，ｄ＊７／２であることが好ましい。
As an example, (n, m) = (5, 7).
At this time, the polymer arranged in the region W1 is either “3 Pa phase + 2 Pb phase” or “2 Pa phase + 3 Pb phase”. In the former case and the latter case, the polymers arranged in the region W2 are “3Pa phase + 4Pb phase” and “4Pa phase + 3Pb phase”. Here, “3 Pa phase + 2 Pb phase” represents that three rows of polymer Pa phases and two rows of polymer Pb phases are arranged in the region.
At this time, the widths W1 and W2 are preferably d * 5/2 and d * 7/2, respectively.
即ち、次のケース（１）、（２）があり得る。
（１）領域Ｗ１：「３Ｐａ相＋２Ｐｂ相」、領域Ｗ２：「３Ｐａ相＋４Ｐｂ相」
（２）領域Ｗ１：「２Ｐａ相＋３Ｐｂ相」、領域Ｗ２：「４Ｐａ相＋３Ｐｂ相」
このとき、ガイド層Ｇにポリマ−Ｐａ、Ｐｂのランダムコポリマーを選択できる。領域Ｗ１、Ｗ２には、ポリマ−Ｐａ、Ｐｂの配合比をそれぞれ、「３：２」および「３：４」とするランダムコポリマーを用いることができる。
That is, there can be the following cases (1) and (2).
(1) Region W1: “3Pa phase + 2Pb phase”, region W2: “3Pa phase + 4Pb phase”
(2) Region W1: “2Pa phase + 3Pb phase”, region W2: “4Pa phase + 3Pb phase”
At this time, a random copolymer of polymer Pa and Pb can be selected for the guide layer G. For the regions W1 and W2, random copolymers having a blending ratio of polymers Pa and Pb of “3: 2” and “3: 4”, respectively, can be used.
例えば、半導体装置において、ラインアンドスペースのパターンを作る際に、Ｐａ相とＰｂ相のラインの位置関係は重要である。本実施形態では、これを明確化するために、幅Ｗ１、Ｗ２での表面エネルギーＥ１，Ｅ２をポリマーＰａ相、Ｐｂ相の表面エネルギーＥａ、Ｅｂの中間的な値であり、かつ互いに区別できる値としている。 For example, when a line and space pattern is formed in a semiconductor device, the positional relationship between the Pa phase and Pb phase lines is important. In this embodiment, in order to clarify this, the surface energies E1 and E2 in the widths W1 and W2 are intermediate values of the surface energies Ea and Eb of the polymer Pa phase and the Pb phase, and values that can be distinguished from each other. It is said.
また、式（２）、（３）の条件自体もある程度の幅を有する。即ち、本来は整数のｎ，ｍが例えば、±０．１あるいは±０．２の範囲で変動することが許容される。即ち、表面エネルギーＥ１は、「Ｅａ＊（ｎ−１）／（２ｎ）＋Ｅｂ＊（ｎ＋１）／（２ｎ）」に略等しければ良い。 Also, the conditions of the expressions (2) and (3) themselves have a certain range. That is, the integers n and m are originally allowed to vary within a range of ± 0.1 or ± 0.2, for example. That is, the surface energy E1 may be approximately equal to “Ea * (n−1) / (2n) + Eb * (n + 1) / (2n)”.
また、本実施形態では、ガイド層Ｇ上の領域Ｗ１，Ｗ２の双方が、ポリマーＰａ，Ｐｂのいずれともピンニングしない。このため、ラメラ相分離構造が基板１１の主面と平行な方向に配向され難くなり（配列の安定化）、ラインアンドスペース・パターンの作成の確実性が向上する。 In the present embodiment, both the regions W1 and W2 on the guide layer G are not pinned with any of the polymers Pa and Pb. For this reason, it becomes difficult for the lamellar phase separation structure to be oriented in a direction parallel to the main surface of the substrate 11 (stabilization of the arrangement), and the reliability of creation of the line and space pattern is improved.
以下、本実施形態でのパターン形成方法の詳細を説明する。本実施形態では、次の手順でパターンを形成する。
ここでは、ポリマーＰａ、Ｐｂとして、ＰＳ、ＰＭＭＡを用い、ｎ＝５，ｍ＝７の場合を例として説明する。ＰＳ−ＰＭＭＡの相分離周期ｄ＝２６ｎｍとする。
Hereinafter, the details of the pattern forming method in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the pattern is formed by the following procedure.
Here, PS and PMMA are used as the polymers Pa and Pb, and the case where n = 5 and m = 7 will be described as an example. The phase separation period d of PS-PMMA is set to 26 nm.
このとき、幅Ｗ１，Ｗ２は次のようになる。
Ｗ１＝ｄ＊ｎ／２＝２６＊５／２＝６５ｎｍ
Ｗ２＝ｄ＊ｍ／２＝２６＊７／２＝９１ｎｍ
At this time, the widths W1 and W2 are as follows.
W1 = d * n / 2 = 26 * 5/2 = 65 nm
W2 = d * m / 2 = 26 * 7/2 = 91 nm
Ａ．領域Ｗ１、Ｗ２を交互に有するガイド層Ｇの形成（ステップＳ１０，図２〜図７参照）
基板１１上に、領域Ｗ１、Ｗ２を交互に有するガイド層Ｇを形成する。
A. Formation of guide layer G having regions W1 and W2 alternately (see step S10, FIGS. 2 to 7)
On the
（１）基板１１の準備（図２参照）
基板１１を準備する。基板１１として、例えば、シリコン基板を利用できる。ここで、基板１１がガイド層Ｇと強固に結合することが好ましい。このため、基板１１にガイド層Ｇと結合（ピンニング）する共重合体結合層（ピンニング層）１２を形成する。この共重合体結合層１２に例えばＳｉＯ２膜を利用できる。後述のように、ガイド層Ｇに水酸基等を有する材料を用いることで、ＳｉＯ２膜にガイド層Ｇを結合できる。
(1) Preparation of substrate 11 (see FIG. 2)
A
以上のように、例えば、厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２膜を形成したシリコン基板を基板１１と共重合体結合層（ピンニング層）１２の組み合わせとして、利用できる。ＳｉＯ２膜は熱酸化、スパッタリング等適宜の手法を用いて形成できる。また、ＳｉＯ２膜を形成したシリコン基板として、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）を用いた、いわゆるＳＯＧ基板を利用しても良い。
As described above, for example, a silicon substrate on which a 20 nm thick SiO 2 film is formed can be used as a combination of the
（２）ガイド層Ｇの形成（図３〜図７参照）
領域Ｗ１、Ｗ２を有するガイド層Ｇを形成する。
ここでは、材料層Ｍ１、Ｍ２を形成、パターニングすることで、ガイド層Ｇを形成する。
(2) Formation of guide layer G (see FIGS. 3 to 7)
A guide layer G having regions W1 and W2 is formed.
Here, the guide layer G is formed by forming and patterning the material layers M1 and M2.
１）材料層Ｍ１の形成（図３参照）
例えば、次のようにして、共重合体結合層１２上に材料層Ｍ１を形成する。
末端に水酸基を有するＰＳ−ＰＭＭＡのランダムコポリマー（ＰＳ：ＰＭＭＡ＝６：４）（材料Ｍ１）を塗布する。例えば、２１０℃のホットプレート上で３分間加熱処理を行った後、溶媒（ＰＧＭＥＡ）でスピン洗浄を行い、共重合体結合層１２上にＰＳ−ＰＭＭＡ（材料Ｍ１）のグラフト膜（材料層Ｍ１）を作成する。なお、スピン洗浄は共重合体結合層１２に結合（アンカリング）していない材料Ｍ１を除去するためのものである。
1) Formation of material layer M1 (see FIG. 3)
For example, the material layer M1 is formed on the
A random copolymer of PS-PMMA having a hydroxyl group at the end (PS: PMMA = 6: 4) (material M1) is applied. For example, after heat treatment for 3 minutes on a hot plate at 210 ° C., spin cleaning is performed with a solvent (PGMEA), and a graft film (material layer M1) of PS-PMMA (material M1) is formed on the
２）材料層Ｍ１のパターニング（図４〜図５参照）
例えば、次のようにして、共重合体結合層１２上にマスクを形成し、材料層Ｍ１をパターニングする。
・マスクの形成（図４参照）
材料層Ｍ１上に、レジスト層１３を形成する。例えば、ポジ型ＡｒＦレジストを材料層Ｍ１に塗布する。その後、レジスト層１３を露光、現像することで、６５ｎｍ（＝幅Ｗ１）ラインと９１ｎｍスペース（＝幅Ｗ２）のパターンを作成する。
2) Patterning of material layer M1 (see FIGS. 4 to 5)
For example, a mask is formed on the
-Mask formation (see Fig. 4)
A resist
・材料層Ｍ１のパターニング（図５参照）
現像されたレジスト層１３から露出した材料層Ｍ１をエッチング（例えば、酸素エッチング）で除去する。その結果、共重合体結合層１２が露出した幅Ｗ２スペースを作成できる。
-Patterning of material layer M1 (see FIG. 5)
The material layer M1 exposed from the developed resist
３）材料層Ｍ２の形成（図６参照）
例えば、次のようにして、露出した共重合体結合層１２上に材料層Ｍ２を形成する。
例えば、次のようにして、共重合体結合層１２上に材料層Ｍ１を形成する。
末端に水酸基を有するＰＳ−ＰＭＭＡのランダムコポリマー（ＰＳ：ＰＭＭＡ＝３：４）（材料Ｍ２）を塗布する。例えば、２１０℃のホットプレート上で３分間加熱処理を行った後、溶媒（ＰＧＭＥＡ）でスピン洗浄を行い、共重合体結合層１２上にＰＳ−ＰＭＭＡ（材料Ｍ２）のグラフト膜（材料層Ｍ２）を作成する。
3) Formation of material layer M2 (see FIG. 6)
For example, the material layer M2 is formed on the exposed
For example, the material layer M1 is formed on the
A random copolymer of PS-PMMA having a hydroxyl group at the end (PS: PMMA = 3: 4 ) (material M2) is applied. For example, after heat treatment for 3 minutes on a hot plate at 210 ° C., spin cleaning is performed with a solvent (PGMEA), and a graft film (material layer M2) of PS-PMMA (material M2) is formed on the
４）材料層Ｍ２のパターニング（図７参照）
例えば、レジスト剥離液に基板１１を浸漬して、パターン化されたレジスト層１３（レジストパターン）を除去する。その結果、リフトオフにより、ＰＳ−ＰＭＭＡ（材料Ｍ１）とＰＳ−ＰＭＭＡ（材料Ｍ２）のグラフト膜の交互ラインパターンを形成できる。
4) Patterning of material layer M2 (see FIG. 7)
For example, the
Ｂ．高分子ブロック共重合体層の形成・自己組織化（ステップＳ２０、図８〜図９参照）
ガイド層Ｇ上に、高分子ブロック共重合体層ＢＰＬを形成し、自己組織化する。この自己組織化によって、共重合体層ＢＰＬにおいて、高分子ブロック共重合体ＢＰがライン状に配置される。
B. Formation / self-assembly of polymer block copolymer layer (step S20, see FIGS. 8 to 9)
A polymer block copolymer layer BPL is formed on the guide layer G and self-assembled. By this self-organization, the polymer block copolymer BP is arranged in a line in the copolymer layer BPL.
例えば、基板１１にＰＳ：ＰＭＭＡ（１：１）からなるブロックコポリマーＢＰを塗布し（図８参照）、２００℃のホットプレートで２分加熱処理することにより相分離パターンを得る（図９参照）。 For example, a block copolymer BP made of PS: PMMA (1: 1) is applied to the substrate 11 (see FIG. 8), and a phase separation pattern is obtained by heat treatment for 2 minutes on a 200 ° C. hot plate (see FIG. 9). .
Ｃ．高分子ブロック共重合体層ＢＰＬのエッチング（ステップＳ３０、図１０参照）
自己組織化された高分子ブロック共重合体層ＢＰＬをエッチングする。例えば、酸素エッチングによりＰＭＭＡ相を除去する。
C. Etching of polymer block copolymer layer BPL (step S30, see FIG. 10)
The self-assembled polymer block copolymer layer BPL is etched. For example, the PMMA phase is removed by oxygen etching.
Ｄ．基板１１のエッチング（ステップＳ４０、図１１〜図１３参照）
エッチングされた共重合体結合層１２をマスクとして、共重合体結合層１２および基板１１をエッチングする。具体的には、次のように、共重合体結合層１２、基板１１を順にエッチングする。
D. Etching the substrate 11 (see step S40, FIGS. 11 to 13)
Using the etched
（１）共重合体結合層１２のエッチング（図１１参照）
エッチングされた高分子ブロック共重合体層ＢＰＬをマスクとして、例えば、ＣＨＦ３ガスを用いて、共重合体結合層１２（ＳｉＯ２膜）をエッチングする。
(1) Etching of the copolymer bonding layer 12 (see FIG. 11)
Using the etched polymer block copolymer layer BPL as a mask, the copolymer bonding layer 12 (SiO 2 film) is etched using, for example, CHF 3 gas.
（２）基板１１のエッチング（図１２〜図１３参照）
エッチングされた共重合体結合層１２をマスクとして、例えば、ＳＦ６と酸素の１：１混合ガスを用いて、基板１１をエッチングする。この結果、１３ｎｍのライン＆スペースパターンが得られる。
（比較例）
(2) Etching the substrate 11 (see FIGS. 12 to 13)
Using the etched
(Comparative example)
比較例を説明する。
図１６は、ガイド層Ｇｘ上に、自己組織化された高分子ブロック共重合体層ＢＰＬが配置された状態を表し、図１５に対応する。
A comparative example will be described.
FIG. 16 shows a state in which the self-assembled polymer block copolymer layer BPL is arranged on the guide layer Gx, and corresponds to FIG.
ガイド層Ｇｘは、幅Ｗｘ１（＝（１／２）ｄ）の領域、幅Ｗｘ２（＝ｎｄ）の領域が交互に配置される。幅Ｗｘ１の領域は、ポリマ−Ｐａへの親和性を有し、ポリマ−Ｐａがピンニングされる。幅Ｗｘ２の領域は、ポリマ−Ｐａ、Ｐｂに中性的な親和性を有し、ポリマ−Ｐａ、Ｐｂのいずれもがピンニングされない。
この結果、自己組織化された高分子ブロック共重合体層ＢＰＬは、幅Ｗｘ１（＝１／２ｄ）の領域によって、ピンニング、配列することになる。
しかし、幅Ｗｘ１の領域の幅は相分離周期ｄの１／２であるため、リソグラフィー等による加工精度が要求されることになる。
In the guide layer Gx, regions having a width Wx1 (= (1/2) d) and regions having a width Wx2 (= nd) are alternately arranged. The region of width Wx1 has affinity for polymer Pa, and polymer Pa is pinned. The region of width Wx2 has a neutral affinity for the polymers Pa and Pb, and neither of the polymers Pa and Pb is pinned.
As a result, the self-assembled polymer block copolymer layer BPL is pinned and arranged by a region having a width Wx1 (= 1 / 2d).
However, since the width of the region of width Wx1 is ½ of the phase separation period d, processing accuracy by lithography or the like is required.
これに対して、上記実施形態では、幅Ｗ１，Ｗ２の領域のいずれもが、相分離周期ｄより大きくすることが可能である。具体的には、ラメラ相分離のＢＣＰを用いてラインアンドスペース・パターンを作製する際、ミクロ相分離の整列コントロールのための化学ガイド幅を相分離周期ｄの３／２倍以上とすることが可能となる（ｎ，ｍを３以上とした場合）。
以上のように、上記実施形態では、プレパターン作成（ケミカルガイド作成）の加工精度への要求を低減できる。
On the other hand, in the above-described embodiment, both the width W1 and W2 regions can be larger than the phase separation period d. Specifically, when a line-and-space pattern is prepared using BCP of lamellar phase separation, the chemical guide width for alignment control of microphase separation may be 3/2 times or more of phase separation period d. This is possible (when n and m are 3 or more).
As described above, in the above-described embodiment, it is possible to reduce the demand for processing accuracy for pre-pattern creation (chemical guide creation).
また、既述のように、ラメラ相分離構造が基板１１の主面と平行な方向に配向され難くなり（配列の安定化）、ラインアンドスペース・パターンの作成の確実性が向上する。即ち、配列が安定化し、パターンの作成の確実性が向上する。 Further, as described above, the lamellar phase separation structure becomes difficult to be oriented in the direction parallel to the main surface of the substrate 11 (stabilization of the arrangement), and the reliability of creation of the line and space pattern is improved. That is, the arrangement is stabilized and the certainty of pattern creation is improved.
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を説明する。
図１７は、第２の実施形態に係るパターン形成方法を表すフロー図である。また、図１８は、ガイド層Ｇａ上に、自己組織化された高分子ブロック共重合体層ＢＰＬが配置された状態を表し、図１５、図１６に対応する。
ガイド層Ｇａは、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の領域が周期的に配列される。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 17 is a flowchart showing the pattern forming method according to the second embodiment. FIG. 18 shows a state where the self-assembled polymer block copolymer layer BPL is disposed on the guide layer Ga, and corresponds to FIGS. 15 and 16.
In the guide layer Ga, regions having widths W1, W2, and W3 are periodically arranged.
このとき、領域Ｗ１〜Ｗ３の幅Ｗ１〜Ｗ３は、高分子ブロック共重合体ＢＰの相分離構造の周期ｄと次のように対応することが好ましい。
Ｗ１＝（ｄ/２）×ｎ１
Ｗ２＝（ｄ/２）×ｎ２
Ｗ３＝（ｄ/２）×ｎ３ ……式（１１）
At this time, the widths W1 to W3 of the regions W1 to W3 preferably correspond to the period d of the phase separation structure of the polymer block copolymer BP as follows.
W1 = (d / 2) × n1
W2 = (d / 2) × n2
W3 = (d / 2) × n3 Expression (11)
ここで、ｎ１〜ｎ３は、１つが偶数で、他の２つが奇数である。２つの奇数は同一でも異なっていても良い。なお、２つの奇数は、１でも良いが、幅Ｗ１〜Ｗ３をある程度大きく取るために、３以上の奇数であることが好ましい。 Here, one of n1 to n3 is an even number, and the other two are odd numbers. The two odd numbers may be the same or different. The two odd numbers may be 1, but an odd number of 3 or more is preferable in order to increase the widths W1 to W3 to some extent.
このようにすることで、領域Ｗ１〜Ｗ３の表面エネルギーを異ならせ、かつポリマーＰａ、Ｐｂの配列に対応することができる。但し、この手法だと、図１７のステップＳ１０ａにおいて、領域Ｗ１〜Ｗ３の形成には、３つの材料層Ｍ１〜Ｍ３の形成およびエッチングが必要となる。
その他の点では、本実施形態は、第１の実施形態と共通するので、詳細な説明を省略することとする。
By doing in this way, the surface energy of area | region W1-W3 can be varied and it can respond to the arrangement | sequence of polymer Pa, Pb. However, with this method, formation and etching of the three material layers M1 to M3 are necessary for forming the regions W1 to W3 in step S10a of FIG.
In other respects, the present embodiment is common to the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
ＢＰ 高分子ブロック共重合体
ＢＰＬ 高分子ブロック共重合体層
Ｐａ，Ｐｂ ポリマー
Ｇ ガイド層
Ｍ１‐Ｍ３ 材料層
ｄ 相分離周期（周期）
１１ 基板
１２ 共重合体結合層
１３ レジスト層
BP polymer block copolymer BPL polymer block copolymer layer Pa, Pb polymer G guide layer M1-M3 material layer d phase separation period (period)
11
Claims (5)
幅が略（ｄ/２）×ｎで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第１の領域（ｎ：３以上、９以下の奇数）と、この第１の領域と表面エネルギーが異なり、幅が略（ｄ／２）×ｍで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第２の領域（ｍ：３以上、９以下の奇数）と、が交互に配置されるガイド層を基板上に形成する工程と、
前記ガイド層上に前記高分子ブロック共重合体を含む層を形成する工程と、
前記高分子ブロック共重合体を含む層を前記相分離周期ｄの相分離構造とする工程と、を具備し、
前記ガイド層が、前記第１、第２のポリマーの共重合体を含み、前記第１の領域および前記第２の領域において、前記第１のポリマーと前記第２のポリマーの組成比は異なる、
パターン形成方法。 A pattern forming method using a polymer block copolymer having first and second polymers and having a phase separation period d,
A first region (n: an odd number of 3 or more and 9 or less) having a width of approximately (d / 2) × n and not pinned with any of the first and second polymers, and the first region and surface energy And the second region (m: odd number not less than 3 and not more than 9) having a width of approximately (d / 2) × m and not pinned with any of the first and second polymers are alternately arranged. Forming a guide layer on the substrate;
Forming a layer containing the polymer block copolymer on the guide layer;
Providing a layer containing the polymer block copolymer as a phase separation structure of the phase separation period d, and
The guide layer includes a copolymer of the first and second polymers, and the composition ratio of the first polymer and the second polymer is different in the first region and the second region.
Pattern formation method.
前記第１の領域の表面エネルギーが、略（Ｅａ×（ｎ−１）／（２ｎ）＋Ｅｂ×（ｎ＋１）／（２ｎ））であり、
前記第２の領域の表面エネルギーが、略（Ｅａ×（ｍ＋１）／（２ｍ）＋Ｅｂ×（ｍ−１）／（２ｍ））である、
請求項１に記載のパターン形成方法。 Each of the first and second polymers has different surface energies Ea and Eb,
The surface energy of the first region is approximately (Ea × (n−1) / (2n) + Eb × (n + 1) / (2n)),
The surface energy of the second region is approximately (Ea × (m + 1) / (2m) + Eb × (m−1) / (2m)).
The pattern forming method according to claim 1.
請求項１に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method according to claim 1, wherein the guide layer is a random polymer of the first and second polymers.
前記ガイド層の第２の領域での前記第１、第２のポリマーの組成比が略（ｍ＋１）：（ｍ−１）である、
請求項３に記載のパターン形成方法。 The composition ratio of the first and second polymers in the first region of the guide layer is approximately (n-1) :( n + 1);
The composition ratio of the first and second polymers in the second region of the guide layer is approximately (m + 1) :( m−1).
Serial mounting pattern forming method of the claim 3.
幅が略（ｄ/２）×ｎで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第１の領域（ｎ：３以上、９以下の奇数）と、この第１の領域と表面エネルギーが異なり、幅が略（ｄ／２）×ｍで、前記第１、第２のポリマーのいずれともピンニングしない第２の領域（ｍ：３以上、９以下の奇数）と、が交互に配置されるガイド層を基板上に形成する工程と、
前記ガイド層上に前記高分子ブロック共重合体を含む層を形成する工程と、
前記高分子ブロック共重合体を含む層を前記相分離周期ｄの相分離構造とする工程と、
前記相分離構造とされた高分子ブロック共重合体を含む層の前記第１、第２のポリマーの一方をエッチングする工程と、
前記エッチングされた高分子ブロック共重合体を含む層をマスクとして前記基板をエッチングする工程と、を具備し、
前記ガイド層が、前記第１、第２のポリマーの共重合体を含み、前記第１の領域および前記第２の領域において、前記第１のポリマーと前記第２のポリマーの組成比は異なる、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a first and a second polymer and using a polymer block copolymer having a phase separation period d,
A first region (n: an odd number of 3 or more and 9 or less) having a width of approximately (d / 2) × n and not pinned with any of the first and second polymers, and the first region and surface energy And the second region (m: odd number not less than 3 and not more than 9) having a width of approximately (d / 2) × m and not pinned with any of the first and second polymers are alternately arranged. Forming a guide layer on the substrate;
Forming a layer containing the polymer block copolymer on the guide layer;
Making the layer containing the polymer block copolymer a phase separation structure of the phase separation period d;
Etching one of the first and second polymers of the layer containing the polymer block copolymer having the phase separation structure;
Etching the substrate using the layer containing the etched polymer block copolymer as a mask, and
The guide layer includes a copolymer of the first and second polymers, and the composition ratio of the first polymer and the second polymer is different in the first region and the second region.
A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014059140A JP6262044B2 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method |
| TW104106373A TW201539540A (en) | 2014-03-20 | 2015-02-26 | Method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device |
| US14/637,558 US9281480B2 (en) | 2014-03-20 | 2015-03-04 | Method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014059140A JP6262044B2 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015181995A JP2015181995A (en) | 2015-10-22 |
| JP6262044B2 true JP6262044B2 (en) | 2018-01-17 |
Family
ID=54335582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014059140A Active JP6262044B2 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9281480B2 (en) |
| JP (1) | JP6262044B2 (en) |
| TW (1) | TW201539540A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9738765B2 (en) * | 2015-02-19 | 2017-08-22 | International Business Machines Corporation | Hybrid topographical and chemical pre-patterns for directed self-assembly of block copolymers |
| JP2017157590A (en) | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社東芝 | Pattern forming method |
| TWI805617B (en) | 2017-09-15 | 2023-06-21 | 南韓商Ｌｇ化學股份有限公司 | Laminate |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5377857B2 (en) | 2004-11-22 | 2013-12-25 | ウィスコンシン・アラムナイ・リサーチ・ファウンデーション | Method and composition for non-periodic pattern copolymer films |
| US7521094B1 (en) * | 2008-01-14 | 2009-04-21 | International Business Machines Corporation | Method of forming polymer features by directed self-assembly of block copolymers |
| WO2010141115A2 (en) * | 2009-02-19 | 2010-12-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Directed material assembly |
| JP5846568B2 (en) | 2011-04-13 | 2016-01-20 | 東京応化工業株式会社 | Method of manufacturing substrate having layer having phase separation structure on surface |
| WO2013040483A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Directed assembly of block copolymer films between a chemically patterned surface and a second surface |
| JP5542766B2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-07-09 | 株式会社東芝 | Pattern formation method |
| JP5694109B2 (en) * | 2011-09-26 | 2015-04-01 | 株式会社東芝 | Pattern formation method |
| JP5795221B2 (en) * | 2011-09-26 | 2015-10-14 | 株式会社東芝 | Pattern formation method |
| JP2013226692A (en) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Asahi Kasei E-Materials Corp | Method for manufacturing mask pattern laminate using underlying neutral film |
| JP5764102B2 (en) * | 2012-09-05 | 2015-08-12 | 株式会社東芝 | Pattern formation method |
-
2014
- 2014-03-20 JP JP2014059140A patent/JP6262044B2/en active Active
-
2015
- 2015-02-26 TW TW104106373A patent/TW201539540A/en unknown
- 2015-03-04 US US14/637,558 patent/US9281480B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201539540A (en) | 2015-10-16 |
| US20150311442A1 (en) | 2015-10-29 |
| US9281480B2 (en) | 2016-03-08 |
| JP2015181995A (en) | 2015-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5764102B2 (en) | Pattern formation method | |
| JP5542766B2 (en) | Pattern formation method | |
| TWI529816B (en) | Methods for providing spaced lithography features on a substrate by self-assembly of block copolymers | |
| JP5758363B2 (en) | Pattern formation method | |
| KR101357442B1 (en) | Pattern forming method | |
| TWI631434B (en) | Uv-assisted stripping of hardened photoresist to create chemical templates for directed self-assembly | |
| JP5752655B2 (en) | Pattern formation method | |
| KR101772038B1 (en) | Methods for providing lithography features on a substrate by self-assembly of block copolymers | |
| US9244343B2 (en) | Pattern forming method and mask pattern data | |
| JP2015520510A (en) | Pattern formation and articles using block copolymers | |
| JP2013183014A (en) | Pattern formation method | |
| JP6262044B2 (en) | Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method | |
| JP2013165151A (en) | Pattern formation method | |
| JP2014090029A (en) | Pattern forming method and photomask | |
| TW201341949A (en) | Methods of providing patterned templates for self-assemblable block copolymers for use in device lithography | |
| JP5898587B2 (en) | Pattern formation method | |
| JP2016058584A (en) | Patterning method, photomask, and template for nanoimprint | |
| JP6346132B2 (en) | Pattern formation method | |
| CN106298461A (en) | Make the method for discontinuous straight-line pattern and discontinuous straight-line pattern structure | |
| TWI546616B (en) | Methods for providing spaced lithography features on a substrate by self-assembly of block copolymers | |
| KR100930388B1 (en) | Pattern formation method of semiconductor device | |
| JP6458174B1 (en) | Pattern forming method and manufacturing method of polarizing plate | |
| JP2008145824A (en) | Method for manufacturing line/space pattern |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160325 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160915 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160927 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170509 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170615 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171213 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6262044 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |